(57)【要約】【課題】  インダクタンス値を連続的に可変可能な可変インダクタを提供する。【解決手段】  可変インダクタ１０は、コイル３，４と、可変抵抗素子６とを備える。コイル３は、シリコン基板１の一主面に形成された絶縁性材料２上に形成され、可変抵抗素子６は、コイル３の開放端に設けられる。コイル４は、絶縁性材料５を介してコイル３上に形成される。可変抵抗素子６は、その抵抗値が連続的に変えられる。【選択図】        図３
2006245455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１のコイルと、
前記第１のコイルと電気的に絶縁され、前記第１のコイルと所定の係数で磁気的に結合する第２のコイルと、
前記第１および第２のコイルのいずれか一方のコイルの開放端に設けられた入出力端子と、
前記第１および第２のコイルのいずれか他方のコイルの開放端に設けられた可変抵抗素子と、
前記可変抵抗素子の抵抗値が連続的に変化するように制御する制御手段とを備える可変インダクタ。
【請求項２】
前記制御手段は、電気的手段により前記抵抗値を連続的に制御する、請求項１に記載の可変インダクタ。
【請求項３】
前記基板は、半導体基板であり、
前記可変抵抗素子は、前記半導体基板に形成されたトランジスタであり、
前記制御手段は、前記トランジスタにバイアス電圧を印加するバイアス回路である、請求項２に記載の可変インダクタ。
【請求項４】
前記制御手段は、光学的手段により前記抵抗値を連続的に制御する、請求項１に記載の可変インダクタ。
【請求項５】
前記可変抵抗素子は、光導電効果材料からなり、
前記制御手段は、光を発生し、その発生した光を前記光導電効果材料に照射する光発生装置である、請求項４に記載の可変インダクタ。
【請求項６】
前記光導電効果材料は、アモルファスシリコンである、請求項５に記載の可変インダクタ。
【請求項７】
前記光発生装置は、前記光導電効果材料の近傍に配置された半導体発光素子からなる、請求項５または請求項６に記載の可変インダクタ。
【請求項８】
前記光発生装置は、
光源と、
前記光源からの光を前記光導電効果材料に導く光導波路とからなる、請求項５に記載の可変インダクタ。
【請求項９】
前記光発生装置は、
光源と、
前記光源からの光を前記光導電効果材料に導く光ファイバーとからなる、請求項５に記載の可変インダクタ。
【請求項１０】
前記基板は、前記第１および第２のコイルの直下に相当する部分が除去されている、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の可変インダクタ。
【請求項１１】
前記第１および第２のコイルは、同一平面上に形成される、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の可変インダクタ。
【請求項１２】
前記一方のコイルの自己インダクタンスは、前記他方のコイルの自己インダクタンスよりも大きい、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の可変インダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変インダクタに関し、特に、インダクタンスの制御性が良い可変インダクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
同調回路、インピーダンス整合回路およびフィルター回路等の高周波電子回路においては、可変リアクティブ素子が必要とされている。特に、可変リアクタンス素子は、インピーダンス整合回路において切望されている。
【０００３】
ＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）およびＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の高周波能動デバイスにおいては、入力部または出力部において、信号の反射が起こらないようにインピーダンス整合を行なう必要がある。このようなインピーダンス整合には、インダクタまたはキャパシタを使用した整合回路が用いられる。
【０００４】
しかし、一般的に、ＨＥＭＴおよびＭＭＩＣにおいては、入力インピーダンスおよび出力インピーダンスのバラツキが大きい。したがって、従来の整合回路においては、回路を構成する部品群の一部に可変タイプのリアクタンス素子を使用し、それを微調整する構成が採用されていた。その一例として、インダクタンス調整分を持つインダクタ素子が知られている。そこでは、インダクタンス調整部のトリミングパターンを電気特性を見ながらレーザビームで切断し、微調整する方法が採用されていた。
【０００５】
しかし、この方法では、組立てコストが増加するという問題があった。また、組立て後に、インダクタンス値を調整することができなかった。さらに、使用周波数が高くなるに従って回路は複雑になり、その結果、使用部品の電気特性は狭偏差であることが要求されるようになる。特に、周波数によってインピーダンスが変化するリアクタンス素子において、その要求は高くなる。
【０００６】
しかし、パッシブなリアクタンス素子を狭偏差で作製することが困難である。高周波数下において、抵抗、キャパシタおよびインダクタ等の部品には、低周波数においては無視できた寄生抵抗および寄生リアクタンス素子の影響が現れ、電気特性を変化させてしまう。特に、高周波回路では、パッケージの影響が大きく、組立て後に特性が変化することが多い。
【０００７】
したがって、組立て後においてインダクタンスを可変できる可変リアクタンス素子を用いれば、組立て後の特性を観察しながら、最適な値にインダクタンスを設定することが可能になり、回路の歩留まりが向上する。
【０００８】
また、高周波部品において重要な要素は、小型化である。特に、昨今の携帯電話機の小型化は著しい。このような機器では、小型化が最重要課題として検討されている。特に、インダクタの小型化は望まれている。高周波回路でよく採用されるスパイラルインダクタなどでは、大きなインダクタンス値を実現するには、大きな平面寸法が必要であり、ＭＭＩＣなどでも、多くのチップ面積を占めている。その結果、チップコストが下がらないという欠点があった。
【０００９】
このような、高周波回路では、小型で、外部からの制御可能な可変リアクタンス素子の実現が望まれている。このような要求に対してインダクタンス値を可変できる可変インダクタが提案されている（特許文献１）。
【００１０】
図１２は、従来の可変インダクタの平面図である。図１２の（ａ）は、開放端を持つループ状の複数の導体を示し、図１２の（ｂ）は、スパイラルインダクタの平面図を示し、図１２の（ｃ）は、開放端を持つループ状の複数の導体とスパイラルインダクタとを重ねた図を示す。
【００１１】
図１２を参照して、可変インダクタは、スパイラルインダクタ１０１の近傍に開放端を持つループ状の複数の導体１０４−１〜１０４−４を設け（図１２の（ａ）参照）、複数の開放端のそれぞれに開放端を開放／短絡するスイッチ（Ｑ１〜Ｑ４）を設けている。なお、図１２の（ａ）の抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、スイッチを順次オン状態にするための抵抗である。また、スパイラルインダクタ１０１は、その一端がスルーホール１０３を介して引出配線１０２と接続されている。
【００１２】
スパイラルインダクタ１０１に絶縁膜を介し、開放端を短絡した閉ループ導体（１０４−１〜１０４−４）を設けると、スパイラルインダクタ１０１のインダクタンスが小さくなる。これは、スパイラルインダクタ１０１で発生する磁束が、近傍の閉ループ導体を貫通することにより、スパイラルインダクタ１０１で発生する磁束を打ち消す誘導電流が閉ループ導体に流れるからである。両者の結合係数が“１”であれば、磁束は、完全に打ち消し合い、スパイラルインダクタ１０１のインダクタンスは零になる。したがって、図１２に示すように、結合係数の異なる開放端を持つ複数のループ導体を用意し、開放端を順次短絡すれば、開ループ端には、電圧が発生するが、電流が流れないので、磁束は変化することがなく、インダクタンスは変化しない。
【００１３】
このように、スパイラルインダクタ１０１の近傍に開放端を持つ結合係数の異なるループ状導体を設け、その開放端にスイッチを設け、スイッチを開閉することにより、スパイラルインダクタのインダクタンスを変えることが可能である。
【特許文献１】特開平８−１６２３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、従来のインダクタンスを変える方法では、結合係数の異なる複数のループ状導体を短絡することでインダクタンス値を変えているため、インダクタンス値を段階的にしか変えることができず、精密なインダクタンス制御が不可能であった。
【００１５】
また、ループ状導体の開放端は、オン／オフするスイッチの制御系と高周波回路系の電気絶縁が不十分であると、高周波特性が劣化するという問題があった。
【００１６】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、インダクタンス値を連続的に可変可能な可変インダクタを提供することである。
【００１７】
また、この発明の別の目的は、制御系と高周波回路系の電気絶縁を十分確保可能な可変インダクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明によれば、可変インダクタは、基板と、第１および第２のコイルと、入出力端子と、可変抵抗素子と、制御手段とを備える。第１のコイルは、基板上に形成される。第２のコイルは、第１のコイルと電気的に絶縁され、第１のコイルと所定の係数で磁気的に結合する。入出力端子は、第１および第２のコイルのいずれか一方のコイルの開放端に設けられる。可変抵抗素子は、第１および第２のコイルのいずれか他方のコイルの開放端に設けられる。制御手段は、可変抵抗素子の抵抗値が連続的に変化するように制御する。
【００１９】
好ましくは、制御手段は、電気的手段により抵抗値を連続的に制御する。
【００２０】
好ましくは、基板は、半導体基板であり、可変抵抗素子は、半導体基板に形成されたトランジスタである。そして、制御手段は、トランジスタにバイアス電圧を印加するバイアス回路である。
【００２１】
好ましくは、制御手段は、光学的手段により抵抗値を連続的に制御する。
【００２２】
好ましくは、可変抵抗素子は、光導電効果材料からなる。制御手段は、光を発生し、その発生した光を光導電効果材料に照射する光発生装置である。
【００２３】
好ましくは、光導電効果材料は、アモルファスシリコンである。
【００２４】
好ましくは、光発生装置は、光導電効果材料の近傍に配置された半導体発光素子からなる。
【００２５】
好ましくは、光発生装置は、光源と、光源からの光を光導電効果材料に導く光導波路とからなる。
【００２６】
好ましくは、光発生装置は、光源と、光源からの光を光導電効果材料に導く光ファイバーとからなる。
【００２７】
好ましくは、基板は、第１および第２のコイルの直下に相当する部分が除去されている。
【００２８】
好ましくは、第１および第２のコイルは、同一平面上に形成される。
【００２９】
好ましくは、一方のコイルの自己インダクタンスは、他方のコイルの自己インダクタンスよりも大きい。
【発明の効果】
【００３０】
この発明による可変インダクタにおいては、制御手段は、可変抵抗素子の抵抗値が連続的に変化するように制御する。したがって、可変抵抗素子の抵抗値が大きくなれば、第２のコイルの自己インダクタンスの影響が減少し、可変インダクタのインダクタンスは、第１のコイルの自己インダクタンスに近づく。一方、可変抵抗素子の抵抗値が小さくなれば、第２のコイルの自己インダクタンスが第１のコイルの自己インダクタンスを打ち消す度合いが増加し、可変インダクタのインダクタンスが小さくなる。
【００３１】
したがって、この発明によれば、可変インダクタのインダクタンスを連続的に変えることができる。
【００３２】
また、この発明による可変インダクタにおいては、光学的手段により可変抵抗素子の抵抗値を連続的に変える。
【００３３】
したがって、この発明によれば、制御系と高周波回路系の電気絶縁を十分に確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３５】
図１は、この発明による可変インダクタの動作を説明するための回路図である。この発明による可変インダクタＶＡＬは、図１に示す回路図からなる。図１を参照して、コイルＣｏ１は、自己インダクタンスＬ１を有し、コイルＣｏ２は、自己インダクタンスＬ２を有する。そして、コイルＣｏ１とコイルＣｏ２との相互インダクタンスは、Ｍである。
【００３６】
コイルＣｏ１は、その両端が入出力端子１１，１２に接続され、コイルＣｏ２は、その両端が負荷１３に接続される。そして、負荷１３は、負荷インピーダンスＺＬを有する。可変インダクタＶＡＬの入力インピーダンスをＺｉｎとすると、入力インピーダンスＺｉｎは、次式により表される。
【００３７】
【数１】
2006245455.tif 000003
【００３８】
なお、ωは、角周波数であり、ｋは、コイルＣｏ１とコイルＣｏ２との結合係数である。
【００３９】
式（１）によれば、コイルＣｏ２（二次側）に接続する負荷１３が純抵抗Ｒである場合、入力インピーダンスＺｉｎおよびインダクタンスＬは、次の式（２）〜式（５）によって表される。
【００４０】
【数２】
2006245455.tif 000004
【００４１】
【数３】
2006245455.tif 000005
【００４２】
【数４】
2006245455.tif 000006
【００４３】
【数５】
2006245455.tif 000007
【００４４】
なお、Ｒｅ［Ｚｉｎ］は、入力インピーダンスＺｉｎの実数部を表し、Ｉｍ［Ｚｉｎ］は、入力インピーダンスＺｉｎの虚数部を表す。
【００４５】
式（５）から解るように、負荷抵抗Ｒが“０”である場合、次の式（６）および式（７）が成立する。
【００４６】
【数６】
2006245455.tif 000008
【００４７】
【数７】
2006245455.tif 000009
【００４８】
式（７）から明らかなように、結合係数ｋが“１”に近い場合には、インダクタンスＬは、０（Ｈ）程度となる。つまり、二次側のコイルＣｏ２の開放端が短絡した場合には、可変インダクタのインダクタンスＬは、無くなる。これは、二次側の自己インダクタンスＬ２の値に無関係に起こる。
【００４９】
一方、負荷抵抗Ｒが大きい場合（ωＬ＜＜Ｒ）には、インダクタンスＬは、ほぼＬ１に等しくなる。つまり、二次側のコイルＣｏ２の開放端が開放であれば、インダクタンスＬは、減少せず、一次側のコイルＣｏ１の自己インダクタンスＬ１の値が可変インダクタＶＡＬのインダクタンスＬとなる。  
【００５０】
このように、負荷抵抗Ｒの値を変えることによって、可変インダクタＶＡＬのインダクタンスＬを０（Ｈ）から一次側のコイルＣｏ１の自己インダクタンスＬ１の値まで連続的に変えることができる。
【００５１】
なお、負荷抵抗Ｒに対するインダクタンスＬの変化は、二次側の自己インダクタンスＬ２が一次側の自己インダクタンスＬ１に比して小さいほど大きく変化する。
【００５２】
図２は、インダクタンスＬと抵抗Ｒとの関係を示す図である。一次側のコイルＣｏ１の自己インダクタンスＬ１、二次側のコイルＣｏ２の自己インダクタンスＬ２および結合係数ｋを所定の値に設定した可変インダクタにおいて、二次側に抵抗Ｒを接続した場合の可変インダクタのインダクタンスＬ０を所定の周波数で計算すると、インダクタンスＬ０は、図２に示すように変化する。
【００５３】
曲線ｋ１は、一次側のコイルＣｏ１の自己インダクタンスＬ１および二次側のコイルＣｏ２の自己インダクタンスＬ２が３（ｎＨ）であり、結合係数ｋが０．９９であり、周波数が１（ＧＨｚ）である場合のインダクタンスＬ０と抵抗Ｒとの関係を示す。
【００５４】
また、曲線ｋ２は、一次側のコイルＣｏ１の自己インダクタンスＬ１が３（ｎＨ）であり、二次側のコイルＣｏ２の自己インダクタンスＬ２が２（ｎＨ）であり、結合係数ｋが０．９９であり、周波数が１（ＧＨｚ）である場合のインダクタンスＬ０と抵抗Ｒとの関係を示す。
【００５５】
図２を参照して、抵抗Ｒが大きい場合、二次側のコイルＣｏ２の自己インダクタンスＬ２の影響が減少し、インダクタンスＬ０は、一次側のコイルＣｏ１の自己インダクタンスＬ１に接近する。
【００５６】
一方、抵抗Ｒが小さくなるに従って二次側のコイルＣｏ２の自己インダクタンスＬ２の影響が大きくなり、インダクタンスＬ０は、３（ｎＨ）からほぼ０（ｎＨ）まで減少する。
【００５７】
そして、図２の曲線ｋ２に示すように、Ｌ１＞Ｌ２である場合、インダクタンスＬ０の変化を大きくすることができる。
【００５８】
上述したように、この発明による可変インダクタＶＡＬは、抵抗Ｒの抵抗値を連続的に変えることによってインダクタンスＬを連続的に変えることができるものである。以下、この発明による可変インダクタの各実施の形態について説明する。
【００５９】
［実施の形態１］
図３は、実施の形態１による可変インダクタの斜視図である。図１を参照して、実施の形態１による可変インダクタ１０は、シリコン基板１と、絶縁性材料２，５と、コイル３，４と、可変抵抗素子６と、入出力端子ＴＭ１とを備える。
【００６０】
絶縁性材料２は、たとえば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）またはシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）からなる。また、絶縁性材料５は、ポリイミド樹脂またはシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる。
【００６１】
可変抵抗素子６は、電界効果トランジスタからなる。なお、図３においては、電界効果トランジスタのゲートにバイアス電圧を印加するバイアス回路は省略されている。
【００６２】
絶縁性材料２は、シリコン基板１の一主面に形成される。そして、コイル３および可変抵抗素子６は、絶縁性材料２上に形成される。そして、可変抵抗素子６は、コイル３の開放端３１，３２に接続される。絶縁性材料５は、コイル３および可変抵抗素子６を覆うように絶縁性材料２上に形成される。コイル４は、絶縁性材料５上に形成される。そして、コイル４の開放端４１，４２には、入出力端子ＴＭ１が接続される。
【００６３】
このように、コイル３，４間には、絶縁性材料５が存在し、コイル３，４は、相互に電気的に絶縁されている。
【００６４】
コイル３，４は、銅メッキまたは金メッキによって形成される。そして、コイル３は、１ターンのループインダクタからなり、コイル４は、２ターンの角型スパイラルインダクタからなる。
【００６５】
可変インダクタ１０は、次の工程によって作製される。絶縁性材料２がシリコン基板１の一主面に形成される。この場合、絶縁性材料２の膜厚は、１μｍである。絶縁性材料２がシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる場合、絶縁性材料２は、シリコン基板１の一主面を熱酸化することにより形成される。また、絶縁性材料２がシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）からなる場合、絶縁性材料２は、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等によってシリコン基板１の一主面上に形成される。
【００６６】
絶縁性材料２が形成された後、コイル３が銅メッキまたは金メッキにより絶縁性材料２上に形成される。そして、可変抵抗素子６を構成する電界効果トランジスタが半導体プロセスによりコイル３の開放端３１，３２に形成される。
【００６７】
その後、絶縁性材料５がコイル３および可変抵抗素子６を覆うように絶縁性材料２上に形成される。この場合、絶縁性材料５の膜厚は、１０μｍである。そして、絶縁性材料５がポリイミド樹脂からなる場合、絶縁性材料５は、スピンコート等によって形成され、絶縁性材料５がシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる場合、絶縁性材料５は、プラズマＣＶＤ等によって形成される。
【００６８】
絶縁性材料５が形成されると、コイル４が銅メッキまたは金メッキによって絶縁性材料５上に形成される。これにより、可変インダクタ１０の作製工程は終了する。
【００６９】
図４は、図３に示す可変インダクタ１０の回路図である。図４を参照して、可変インダクタ１０は、コイル３，４と、電界効果トランジスタＴｒと、チョークコイルＬｂ１，Ｌｂ２と、抵抗ｒと、バイアス回路６１，６２とを含む。なお、電界効果トランジスタＴｒは、Ｎ型である。コイル４は、自己インダクタンスＬ１を有し、コイル３は、自己インダクタンスＬ２を有する。そして、コイル３とコイル４との相互インダクタンスは、Ｍである。
【００７０】
コイル４は、その両端が入出力端子ＴＭ１に接続される。電界効果トランジスタＴｒは、コイル３の両端に接続される。より具体的には、電界効果トランジスタＴｒは、そのソースがコイル３の一方端に接続され、ドレインがコイル３の他方端に接続される。
【００７１】
チョークコイルＬｂ１およびバイアス回路６１は、電界効果トランジスタＴｒのゲートとソースとの間に直列に接続される。チョークコイルＬｂ２、抵抗ｒおよびバイアス回路６２は、電界効果トランジスタＴｒのソースとドレインとの間に直列に接続される。
【００７２】
チョークコイルＬｂ１，Ｌｂ２は、高周波信号をカットする。バイアス回路６１は、電界効果トランジスタＴｒのソース−ドレイン間の抵抗値を連続的に変化させるゲート電圧Ｖｇｓを発生し、その発生したゲート電圧ＶｇｓをチョークコイルＬｂ１を介して電界効果トランジスタＴｒのゲートへ出力する。
【００７３】
バイアス回路６２は、一定の電圧値からなるドレイン電圧Ｖｄｓを発生し、その発生したドレイン電圧ＶｄｓをチョークコイルＬｂ２を介して電界効果トランジスタＴｒのドレインへ出力する。
【００７４】
図３および図４を参照して、可変インダクタ１０の動作を説明する。上述したように、コイル３，４間の距離は、絶縁性材料５の膜厚に略等しいので、コイル４は、コイル３に近接して配置されている。したがって、結合係数ｋは、ｋ≒１である。
【００７５】
バイアス回路６１が０Ｖからなるゲート電圧Ｖｇｓを電界効果トランジスタＴｒのゲートへ印加すると、電界効果トランジスタＴｒは、オフされ、電界効果トランジスタＴｒのドレイン−ソース間の抵抗は、極めて高くなる。
【００７６】
したがって、入出力端子ＴＭ１側から見たインダクタンスＬは、図１および図２を参照して説明したように一次側のコイル４の自己インダクタンスＬ１になる。
【００７７】
次に、バイアス回路６１が正の直流電圧からなるゲート電圧Ｖｇｓを電界効果トランジスタＴｒのゲートに印加すると、電界効果トランジスタＴｒは、オンされ、ドレイン−ソース間の抵抗は小さくなる。そうすると、二次側のコイル３は、短絡状態に移行するため、入出力端子ＴＭ１側から見たインダクタンスＬは、減少し、最終的には、０（Ｈ）に近い値まで減少する。
【００７８】
したがって、バイアス回路６１がドレイン−ソース間の抵抗値を連続的に変化させるゲート電圧Ｖｇｓを電界効果トランジスタＴｒのゲートに供給することにより、可変インダクタ１０は、そのインダクタンスＬが連続的に変化する。
【００７９】
このように、バイアス回路６１は、ゲート電圧Ｖｇｓを電界効果トランジスタＴｒのゲートに供給して可変インダクタ１０のインダクタンスＬを連続的に変えるので、可変インダクタ１０においては、電気的手段により可変抵抗素子６の抵抗値を連続的に変えることを特徴とする。
【００８０】
［実施の形態２］
図５は、実施の形態２による可変インダクタの斜視図である。図５を参照して、実施の形態２による可変インダクタ１０Ａは、図３に示す可変インダクタ１０の可変抵抗素子６を可変抵抗素子６Ａに代え、半導体発光素子７を追加したものであり、その他は、可変インダクタ１０と同じである。なお、図５においては、半導体発光素子７の駆動回路は、省略されている。
【００８１】
可変抵抗素子６Ａは、光導電効果材料であるＰ型シリコンまたはＮ型シリコンからなる。より具体的には、可変抵抗素子６Ａは、Ｐ型結晶シリコン、Ｐ型多結晶シリコン、Ｐ型アモルファスシリコン、Ｎ型結晶シリコン、Ｎ型多結晶シリコン、およびＮ型アモルファスシリコンのいずれかからなる。そして、コイル３の開放端３１，３２に接続される。
【００８２】
半導体発光素子７は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ）またはレーザダイオードからなる。そして、半導体発光素子７は、可変抵抗素子６Ａに近接して絶縁性材料２上に形成され、発光した光を発光点ＥＰから可変抵抗素子６Ａに照射する。なお、半導体発光素子７は、絶縁性材料５によって覆われていない。
【００８３】
可変インダクタ１０Ａは、次の工程によって作製される。上述した方法によって絶縁性材料２がシリコン基板１の一主面に形成され、コイル３が上述した方法によって絶縁性材料２上に形成された後、可変抵抗素子６Ａが熱ＣＶＤおよびプラズマＣＶＤ等によってコイル３の開放端３１，３２に形成される。
【００８４】
その後、可変インダクタ１０の作製工程と同じ工程によって絶縁性材料５およびコイル４が順次形成される。そして、可変抵抗素子６Ａに近接した領域において、絶縁性材料５がエッチング等によって除去され、絶縁性材料５が除去された領域に半導体発光素子７が半導体プロセスによって作製される。これにより、可変インダクタ１０Ａの作製工程は、終了する。
【００８５】
図６は、図５に示す可変インダクタ１０Ａの回路図である。図６を参照して、可変インダクタ１０Ａは、コイル３，４と、可変抵抗素子６Ａと、半導体発光素子７と、駆動回路６３とを含む。
【００８６】
コイル３，４については、図４において説明したとおりである。可変抵抗素子６Ａは、コイル３の両端に接続され、抵抗値Ｒを有する。半導体発光素子７は、可変抵抗素子６Ａに近接して配置される。そして、半導体発光素子７は、駆動回路６３からの電圧Ｖによって発光し、その発光した光を可変抵抗素子６Ａに照射する。駆動回路６３は、半導体発光素子７に電圧Ｖを印加し、半導体発光素子７を発光させる。
【００８７】
図５および図６を参照して、可変インダクタ１０Ａの動作について説明する。駆動回路６３が０Ｖからなる電圧Ｖを半導体発光素子７に印加すると、半導体発光素子７は、点灯せず、可変抵抗素子６Ａは、極めて高い抵抗値を有する。その結果、二次側のコイル３の自己インダクタンスＬ２の影響が殆ど現れず、入出力端子ＴＭ１側から見たインダクタンスＬは、一次側のコイル４の自己インダクタンスＬ１にほぼ等しくなる。
【００８８】
一方、駆動回路６３が正の直流電圧からなる電圧Ｖを半導体発光素子７に印加すると、半導体発光素子７は、点灯し、所定強度の光を可変抵抗素子６Ａに照射する。
【００８９】
そうすると、可変抵抗素子６Ａは、半導体発光素子７から発光された光の強度に応じて電子−正孔対が生成され、低抵抗になる。その結果、可変抵抗素子６Ａの抵抗値Ｒが小さくなるに従って二次側のコイル３の自己インダクタンスＬ２の影響が大きくなるので、入出力端子ＴＭ１側から見たインダクタンスＬは、減少し、最終的には、０（Ｈ）に近い値まで減少する。
【００９０】
可変抵抗素子６Ａの抵抗値Ｒは、半導体発光素子７が発光する光の強度に応じて変化するので、半導体発光素子７が発光する光の強度を駆動回路６３によって連続的に変えることにより、可変抵抗素子６Ａの抵抗値Ｒを連続的に変化させることができる。その結果、可変インダクタ１０ＡのインダクタンスＬを連続的に変えることができる。
【００９１】
可変インダクタ１０Ａにおいては、半導体発光素子７が発光する光の強度によって可変抵抗素子６Ａの抵抗値Ｒを変化させるので、可変抵抗素子６Ａと、可変抵抗素子６Ａの抵抗値Ｒを制御する半導体発光素子７とが、電気的に分離していることを特徴とする。この特徴により、実施の形態１による可変インダクタ１０に含まれるチョークコイルＬｂ１，Ｌｂ２（図４参照）が不要になり、可変抵抗素子６Ａの抵抗値Ｒを制御する制御手段側の回路を簡素化できる利点がある。
【００９２】
また、可変抵抗素子６Ａの抵抗値Ｒを制御する半導体発光素子７および駆動回路６３の制御系は、コイル３，４および可変抵抗素子６Ａ等の高周波回路系と電気的に分離れているので、制御系と高周波回路系との電気絶縁を十分に確保できる。
【００９３】
可変抵抗素子６Ａは、アモルファスシリコンにより構成されてもよく、アモルファスシリコンを用いた場合、基板は、シリコン基板１に限らず、ガラス、プラスチックおよびポリイミド等の各種の基板を用いることができ、基板の選択の自由度が増える。これは、アモルファスシリコンは、３００℃以下の低温でも成膜可能であるからである。
【００９４】
その他は、実施の形態１と同じである。
【００９５】
［実施の形態３］
図７は、実施の形態３による可変インダクタの斜視図である。図７を参照して、実施の形態３による可変インダクタ１０Ｂは、図５に示す可変インダクタ１０Ａの半導体発光素子７を光導波路８に代え、光源２０を追加したものであり、その他は、可変インダクタ１０Ａと同じである。
【００９６】
光導波路８は、薄膜構造からなり、可変抵抗素子６Ａに近接して配置される。そして、光導波路８は、光源２０からの光を可変抵抗素子６に導く。光源２０は、シリコン基板１外に配置され、たとえば、ＬＥＤまたはレーザダイオードからなる。そして、光源２０は、光を発光し、その発光した光導波路８に入射する。
【００９７】
可変インダクタ１０Ｂは、次の工程によって作製される。上述した方法によって絶縁性材料２、コイル３、可変抵抗素子６Ａ、絶縁性材料５およびコイル４が順次形成された後、可変抵抗素子６Ａに近接した領域において、絶縁性材料５がエッチング等によって除去され、絶縁性材料５が除去された領域に薄膜構造からなる光導波路８が半導体プロセスによって作製される。これにより、可変インダクタ１０Ｂの作製工程は、終了する。
【００９８】
可変インダクタ１０Ｂの動作原理は、可変インダクタ１０Ａと同じであるので、その説明を省略する。
【００９９】
光導波路８を光発生装置とすることで、高周波回路系と制御系とを電気的に分離することができる。その結果、制御系と高周波回路系との電気絶縁を十分に確保できる。
【０１００】
また、光導波路８によって光導電効果材料からなる可変抵抗素子６Ａへ光を導くことにより、光源２０を光導電効果材料の近傍に配置する必要がなく、光源２０の設置場所を自由に選択できる。
【０１０１】
さらに、光導波路８によって光を可変抵抗素子６Ａに導くので、複雑な這い回しにも対応できる。
【０１０２】
その他は、実施の形態２と同じである。
【０１０３】
［実施の形態４］
図８は、実施の形態４による可変インダクタの斜視図である。図８を参照して、実施の形態４による可変インダクタ１０Ｃは、図７に示す可変インダクタ１０Ｂの光導波路８を光ファイバー９に代えたものであり、その他は、可変インダクタ１０Ｂと同じである。
【０１０４】
光ファイバー９は、可変抵抗素子６Ａの近傍のシリコン基板１の一主面に形成されたＶ溝（図示せず）に配置される。そして、光ファイバー９は、光源２０からの光を可変抵抗素子６に導く。
【０１０５】
可変インダクタ１０Ｃは、次の工程によって作製される。上述した方法によって絶縁性材料２、コイル３、可変抵抗素子６Ａ、絶縁性材料５およびコイル４が順次形成された後、可変抵抗素子６Ａに近接した領域において、絶縁性材料５がエッチング等によって除去され、絶縁性材料５が除去された領域にＶ溝がシリコン基板１の異方性エッチングにより形成される。そして、光ファイバー９が、その形成されたＶ溝に配置される。これにより、可変インダクタ１０Ｃの作製工程は、終了する。
【０１０６】
可変インダクタ１０Ｃの動作原理は、可変インダクタ１０Ａと同じであるので、その説明を省略する。
【０１０７】
光ファイバー９を光発生装置とすることで、高周波回路系と制御系とを電気的に分離することができる。その結果、制御系と高周波回路系との電気絶縁を十分に確保できる。
【０１０８】
また、光ファイバー９によって光導電効果材料からなる可変抵抗素子６Ａへ光を導くことにより、光源２０を光導電効果材料の近傍に配置する必要がなく、光源２０の設置場所を自由に選択できる。
【０１０９】
さらに、汎用な導光手段である光ファイバー９を使用することによって光源２０とのカップリングなどが簡便になり、可変インダクタ１０Ｃの低コスト化を実現できる。
【０１１０】
その他は、実施の形態２と同じである。
【０１１１】
［実施の形態５］
図９は、実施の形態５による可変インダクタの斜視図である。図９を参照して、実施の形態５による可変インダクタ１０Ｄは、図５に示す可変インダクタ１０Ａのシリコン基板１を絶縁性基板１Ａに代え、絶縁性材料２を削除したものである。
【０１１２】
絶縁性基板１Ａは、放熱特性の良好な窒化アルミからなる。そして、コイル４は、絶縁性基板１Ａの一主面に形成され、絶縁性材料５は、コイル４を覆うように形成され、コイル３および可変抵抗素子６Ａは、絶縁性材料５の一主面に形成される。
【０１１３】
従って、可変インダクタ１０Ｄにおいては、コイル３がコイル４の直上に配置され、可変インダクタ１０Ａの場合と逆に配置される。
【０１１４】
可変インダクタ１０Ｄは、次の工程によって作製される。コイル４が銅メッキまたは金メッキにより絶縁性基板１Ａの一主面に形成される。その後、絶縁性材料５がコイル４を覆うように絶縁性基板１Ａ上にスピンコートおよびプラズマＣＶＤ等によって形成される。
【０１１５】
絶縁性材料５が形成されると、コイル３が銅メッキまたは金メッキによって絶縁性材料５上に形成され、その後、可変抵抗素子６ＡがプラズマＣＶＤ等によってコイル３の開放端３１，３２に形成される。そして、可変抵抗素子６Ａに近接した領域において、絶縁性材料５がエッチング等によって除去され、絶縁性材料５が除去された領域に半導体発光素子７が半導体プロセスによって作製される。これにより、可変インダクタ１０の作製工程は終了する。
【０１１６】
可変インダクタ１０Ｄにおける動作原理は、可変インダクタ１０Ａと同じであるので、その説明を省略する。
【０１１７】
このように、コイル３，４の配置関係を入れ替えても、可変インダクタ１０Ｄは、可変インダクタ１０Ａと同じようにインダクタンスＬを連続的に変えることができる。
【０１１８】
その他は、実施の形態２と同じである。
【０１１９】
なお、実施の形態５においては、可変インダクタ１０，１０Ｂ，１０Ｃにおいて、コイル３とコイル４との配置関係を入れ替えてもよい。
【０１２０】
［実施の形態６］
図１０は、実施の形態６による可変インダクタの斜視図および断面図である。図１０の（ａ）は、実施の形態６による可変インダクタの斜視図であり、図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）に示す線Ｘｂ−Ｘｂ間の断面図である。
【０１２１】
図１０の（ａ）を参照して、実施の形態６による可変インダクタ１０Ｅは、図３に示す可変インダクタ１０のシリコン基板１をシリコン基板１Ｂに代えたものであり、その他は、可変インダクタ１０と同じである。
【０１２２】
図１０の（ｂ）を参照して、シリコン基板１Ｂは、切欠部１４を有する。切欠部１４は、コイル３，４の直下にシリコンの異方性エッチングにより形成される。
【０１２３】
基板１Ｂに切欠部１４を設けることによって、シリコン基板１Ｂの影響を低減し、シリコン基板１Ｂにおける損失および寄生容量による自己共振周波数の低下を抑制できる。
【０１２４】
可変インダクタ１０Ｅは、次の工程によって作製される。絶縁性材料２、コイル３、可変抵抗素子６、絶縁性材料５、およびコイル４がシリコン基板１上に順次形成される。そして、コイル３，４の直下の部分がシリコンの異方性エッチングにより除去され、切欠部１４が形成される。これにより、可変インダクタ１０Ｅの作製工程は終了する。
【０１２５】
可変インダクタ１０Ｅの動作原理は、可変インダクタ１０と同じであるので、その説明を省略する。
【０１２６】
なお、実施の形態６においては、可変インダクタ１０Ａ，１０，１０Ｃにおいて、コイル３，４の直下に切欠部１４を設けるようにしてもよい。
【０１２７】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１２８】
［実施の形態７］
図１１は、実施の形態７による可変インダクタの斜視図である。図１１を参照して、実施の形態７による可変インダクタ１０Ｆは、図３に示す可変インダクタ１０の絶縁性材料５を削除したものであり、その他は、可変インダクタ１０と同じである。
【０１２９】
可変インダクタ１０Ｆにおいては、コイル３，４は、絶縁性材料２上に形成される。つまり、２つのコイル３，４は、同一平面内に設けられる。そして、コイル４は、そのスパイラル部分がコイル３の内周側に配置される。
【０１３０】
可変インダクタ１０Ｆは、次の工程によって作製される。絶縁性材料２がシリコン基板５の一主面に形成される。そして、コイル３，４が絶縁性材料２上に銅メッキまたは金メッキにより形成される。その後、可変抵抗素子６がコイル３の開放端３１，３２に形成される。これにより、可変インダクタ１０Ｆの作製工程は終了する。
【０１３１】
可変インダクタ１０Ｆにおいては、２つのコイル３，４は、同一平面内に形成されるので、プロセスを簡便化できる。
【０１３２】
可変インダクタ１０Ｆの動作原理は、可変インダクタ１０と同じであるので、その説明を省略する。
【０１３３】
なお、可変インダクタ１０Ｆにおいては、コイル３，４の直下に切欠部１４を形成するようにしてもよい。
【０１３４】
また、実施の形態７においては、可変インダクタ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅにおいて、コイル３，４を同一平面内に形成するようにしてもよい。
【０１３５】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１３６】
なお、上記においては、結合係数ｋは、ｋ≒１であると説明したが、この発明においては、これに限らず、結合係数ｋは、ｋ≒１以外の値であってもよく、一般的には、コイル３とコイル４とが磁気的に結合していればよい。
【０１３７】
この発明においては、バイアス回路６１は、「制御手段」を構成し、半導体発光素子７および駆動回路６３は、「制御手段」を構成し、光導波路８および光源２０は、「制御手段」を構成し、光ファイバー９および光源２０は、「制御手段」を構成する。
【０１３８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
この発明は、インダクタンス値を連続的に可変可能な可変インダクタに適用される。また、この発明は、制御系と高周波回路系の電気絶縁を十分確保可能な可変インダクタに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】この発明による可変インダクタの動作を説明するための回路図である。
【図２】インダクタンスＬと抵抗Ｒとの関係を示す図である。
【図３】実施の形態１による可変インダクタの斜視図である。
【図４】図３に示す可変インダクタの回路図である。
【図５】実施の形態２による可変インダクタの斜視図である。
【図６】図５に示す可変インダクタの回路図である。
【図７】実施の形態３による可変インダクタの斜視図である。
【図８】実施の形態４による可変インダクタの斜視図である。
【図９】実施の形態５による可変インダクタの斜視図である。
【図１０】実施の形態６による可変インダクタの斜視図および断面図である。
【図１１】実施の形態７による可変インダクタの斜視図である。
【図１２】従来の可変インダクタの平面図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１，１Ｂ  シリコン基板、１Ａ  絶縁性基板、２，５  絶縁性材料、３，４，Ｃｏ１，Ｃｏ２  コイル、６，６Ａ  可変抵抗素子、７  半導体発光素子、８  光導波路、９  光ファイバー、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，ＶＡＬ  可変インダクタ、１１，１２，ＴＭ１  入出力端子、１３  負荷、１４  切欠部、２０  光源、３１，３２，４１，４２  開放端、６１，６２  バイアス回路、６３  駆動回路、１０１  スパイラルインダクタ、１０２  引出配線、１０３  スルーホール、Ｑ１〜Ｑ４  スイッチ、Ｒ１〜Ｒ４  抵抗、ＥＰ  発光点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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